[发明专利]一种气体水合物快速循环生成的装置及方法

说明书

本发明公开一种气体水合物快速循环生成的装置及方法，包括内部自上而下依次密闭隔断成用于浆液混合的上腔室、用于气体水合物生成的中腔室及用于盛装气体水合物浆液的下腔室，中腔室的顶部设有与上腔室连通且用于将上腔室的浆液喷淋至中腔室的喷淋装置，下腔室内设有用于将中腔室内生成的气体水合物浆液引流至下腔室的泄漏管。还包括固相颗粒分离装置、气液分离器及油水分离系统，用于将气体水合物浆液中的气体水合物、气体、水相及油相分离并重复利用气体、水相及油相。本发明气体水合物合成器分层上中下三层，利于快速水合，气液分离和油水分离方便循环利用；该方法消除了现有水合物储气法储气密度低、难以实现快速生产等一系列固有缺陷。

技术领域

本发明属于气体水合物合成领域，特别是涉及一种气体水合物快速循环生成的装置及方法。

背景技术

气体水合物是一种由水氢键构成的笼子包围气体分子组成的冰状晶体，气体分子如甲烷、二氧化碳或其他的碳氢化合物。通过将气体与水或溶液生成气体水合物可对气体进行存储，气体水合物储气密度高，单位体积天然气水合物可存储180个体积的天然气，天然气水合物生成条件简单，只需要将温度和压力控制阿紫水合物生成条件即可。因此使用水合物法储运气体具有极高的经济价值和应用潜力。但就当前的研究现状来看，天然气水合物快速合成工艺仍未成熟，阻碍这项技术商业化的问题主要是水合物形成步骤较慢和存储困难，此外，采用水溶液来合成天然气水合物时，生成的水合物聚集成块、流动性差，且具有爬壁现象，不利于反应结束后将水合物产品取出和进行进一步收集与运输，这也是限制水合法储气实现大规模工业化应用的又一个缺陷。与水溶液相比，现有研究报道表明当将气体与添加了合适阻聚剂的水/油乳液在低温、高压下接触生成水合物后，水合物以颗粒状分散于油相中，具有较好流动性，分离效果显著提高，且反应时间明显缩短。

发明内容

针对现有水合法储天然气密度低、水合转化率不高等关键问题，本发明提供一种气体水合物快速循环生成的装置及方法，基于本发明装置及方法可将气体水合物快速生成、水合物晶体分离过滤运输以及回收气、油相、水相再循环利用一系列工艺流程耦合起来，实现气体水合物的循环、快速生产，解决了目前水合法储天然气密度和效率不高、难以实现连续生产这一问题。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种气体水合物快速循环生成的装置，包括：

气体水合物合成器，包含自上而下依次设置且相互密闭隔断的用于浆液混合的上腔室、用于气体水合物生成的中腔室及用于盛装气体水合物浆液的下腔室，中腔室的顶部设有与上腔室连通且用于将上腔室的浆液喷淋至中腔室的喷淋装置，下腔室内设有用于将中腔室内生成的气体水合物浆液引流至下腔室的泄漏管；上腔室还设有磁力搅拌装置，用于浆液混合搅拌；

供气系统，与所述中腔室连接，用于向中腔室提供所需气体；

柴油-乳化剂混合系统，与所述上腔室连接，用于向上腔室提供柴油-乳化剂；

供水系统，与所述上腔室连接，用于向上腔室提供水；

制冷系统，与气体水合物合成器连接，用于气体水合物合成器的内部降温；

固相颗粒分离装置，与下腔室连通，用于接收下腔室排出的气体水合物浆液；

气液分离器，与固相颗粒分离装置连接，用于接收固相颗粒分离装置滤除气体水合物后的含气液体并分离出含气液体中的气体；气液分离器与所述中腔室连接，用于将分离出的气体送回中腔室；

油水分离系统，与所述气液分离器连接，用于接收气液分离器分离出气体后的液体并将液体中的油、水分离；油水分离系统与所述柴油-乳化剂混合系统连接，用于将分离出的油送入柴油-乳化剂混合系统；油水分离系统与所述供水系统连接，用于将分离出的水送入供水系统。

进一步提供了上腔室结构，所述上腔室的顶部设有水注入口和柴油-乳化剂混合溶液注入口，柴油-乳化剂混合系统通过柴油-乳化剂混合溶液注入口与上腔室连接，供水系统通过水注入口与上腔室连接；